{"id":69064,"date":"2023-08-29T14:00:11","date_gmt":"2023-08-29T12:00:11","guid":{"rendered":"https:\/\/botland.com.pl\/blog\/przewodnik-po-architekturze-risc-v\/"},"modified":"2026-04-08T11:07:26","modified_gmt":"2026-04-08T09:07:26","slug":"leitfaden-zur-risc-v-architektur","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/botland.de\/blog\/leitfaden-zur-risc-v-architektur\/","title":{"rendered":"Leitfaden zur RISC-V-Architektur"},"content":{"rendered":"Lesezeit<\/span> 6<\/span> min.<\/span><\/span>\t\t
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In der heutigen dynamischen und sich st\u00e4ndig weiterentwickelnden Welt der Technologie spielt die Prozessor<\/strong>architektur<\/strong> eine Schl\u00fcsselrolle. Sie ist die Grundlage jedes elektronischen Ger\u00e4ts und erm\u00f6glicht es uns, fortschrittliche Anwendungen zu nutzen, komplexe Berechnungen durchzuf\u00fchren und mit der digitalen Umgebung zu interagieren. Viele Jahre lang wurde der Prozessormarkt von den technologischen Schwergewichten x86<\/strong> und ARM<\/strong> dominiert. Diese Architekturen sind dank ihrer einzigartigen Eigenschaften zum Eckpfeiler des heutigen Marktes geworden, so dass Prozessoren mit diesen Kernen heute in den meisten Ger\u00e4ten zu finden sind. Trotzdem wird das Thema Architektur mit mehr oder weniger Erfolg von anderen Herstellern aufgegriffen, die versuchen, die Designer von elektronischen Ger\u00e4ten f\u00fcr ihre eigene Entwicklung dieses Themas zu interessieren.<\/p>\n

Ein Beispiel f\u00fcr ein Konzept, das sich auf dem Verbrauchermarkt durchgesetzt hat, ist RISC-V.<\/strong> Die Architektur zeichnet sich vor allem durch ihre Offenheit<\/strong> und Flexibilit\u00e4t<\/strong> aus. Der wachsende Einfluss von RISC-V stellt nicht nur eine potenzielle Herausforderung f\u00fcr die marktbeherrschenden Unternehmen dar, sondern ist auch ein Symbol f\u00fcr das Streben nach Demokratisierung<\/strong> und Offenheit<\/strong> der Technologie<\/strong>. In diesem Artikel werfen wir einen genaueren Blick auf die RISC-V-Architektur: ihre Urspr\u00fcnge, einzigartigen Merkmale und Vorteile, die die Aufmerksamkeit von Unternehmen, Forschern und Technologiebegeisterten aus der ganzen Welt auf sich ziehen.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Die doppelte Macht im Bereich der Architektur<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Im Laufe der Jahre wurde der Markt f\u00fcr Prozessorarchitekturen von zwei starken Kr\u00e4ften beherrscht: ARM<\/strong> und x86<\/strong>. Die ARM-Architektur, die auf dem RISC-Befehlssatz<\/strong> (Reduced Instruction Set Computer) basiert, hat sich zu einem f\u00fchrenden Produkt f\u00fcr mobile Ger\u00e4te und eingebettete Systeme entwickelt. Ihr geringer Stromverbrauch und ihre Effizienz haben dazu gef\u00fchrt, dass sie in Smartphones, Tablets und der st\u00e4ndig wachsenden Zahl von IoT-Ger\u00e4ten eingesetzt werden. Auf der anderen Seite hat die x86-Architektur, die CISC-Befehle (<\/strong> Complex Instruction Set Computer) verwendet, die Vorherrschaft im Bereich der Personalcomputer und Server sichergestellt. Seine Rechenleistung und die F\u00e4higkeit, eine Vielzahl von Aufgaben zu bew\u00e4ltigen, haben dazu beigetragen, dass er in leistungsintensiven Umgebungen weit verbreitet ist.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Przyk\u0142ad procesora x86.<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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Chips, die auf ARM-Kernen<\/strong> basieren, haben den Standard f\u00fcr Energie<\/strong>effizienz<\/strong> gesetzt, was sie zu einer idealen Wahl f\u00fcr tragbare Ger\u00e4te macht, bei denen eine lange Akkulaufzeit entscheidend ist. Viele Jahre der Entwicklung und zahlreiche Iterationen haben es ARM erm\u00f6glicht, ein einzigartiges \u00d6kosystem<\/strong> zu schaffen, das sowohl kleine Mikrocontroller als auch Hochleistungsprozessoren f\u00fcr Supercomputer unterst\u00fctzt. Auf der anderen Seite hat sich die x86-Architektur<\/strong> bei PCs und Servern durchgesetzt und bietet eine F\u00fclle<\/strong> von Funktionen<\/strong> und Erweiterungs<\/strong>m\u00f6glichkeiten<\/strong>. Ihre komplexe Struktur erm\u00f6glicht es, verschiedene Aufgaben effizient zu erf\u00fcllen, was jedoch zu einem h\u00f6heren Energieverbrauch f\u00fchren kann.<\/p>\n

Beide Architekturen haben ihre Schw\u00e4chen<\/strong>. ARM dominiert zwar im Bereich der tragbaren Ger\u00e4te, st\u00f6\u00dft aber bei der Leistung an Grenzen, insbesondere bei rechenintensiven Anwendungen. Im Gegensatz dazu kann x86, obwohl es vielseitig und leistungsstark ist, f\u00fcr einige Anwendungen zu komplex sein, was ein Problem in Bezug auf die Komplexit\u00e4t des Entwicklungsprozesses und die sp\u00e4teren Herstellungskosten der fertigen Ger\u00e4te darstellt.<\/p>\n

In dem Ma\u00dfe, in dem sich die technologische Landschaft ver\u00e4ndert, entsteht Raum f\u00fcr neue Initiativen wie die RISC-V-Architektur<\/strong>, die versucht, die Grenzen der vorherrschenden Akteure zu \u00fcberwinden. Dies l\u00e4sst auf neue M\u00f6glichkeiten in der Prozessorarchitektur hoffen, die den Markt ver\u00e4ndern und neue Innovationshorizonte<\/strong> er\u00f6ffnen werden.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Geschichtlicher Hintergrund von RISC-V<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Prototypowy uk\u0142ad RISC-V z 2013 roku. (\u0179r\u00f3d\u0142o: https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/RISC-V)<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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In den fr\u00fchen 1980er Jahren. In den 1970er Jahren wurde die Idee von RISC-basierten<\/strong> Prozessoren immer popul\u00e4rer. Dies bedeutete Systeme mit einer maximal reduzierten Anzahl von ausf\u00fchrbaren Anweisungen. Zu dieser Zeit wurden die ersten ARM-Chips sowie RISC-I und RISC-II in den Verkaufsr\u00e4umen vorgestellt. In den folgenden Jahren wurden auch die Konzepte RISC-III und RISC-IV entwickelt, die sich auf die Projekte SOAR und SPUR beziehen. Der heutige Protagonist, der RISC-V<\/strong>, hat mit den eben genannten Architekturen au\u00dfer dem Namen wenig gemeinsam. Die einzige \u00c4hnlichkeit besteht vielleicht darin, dass alle diese Projekte auf dem RISC-Modell<\/strong> basieren.<\/p>\n

Die RISC-V-Architektur<\/strong> ist ein recht junges Konzept, denn die Arbeit daran begann 2010 an der University of California, Berkeley, unter der Leitung von David Patterson. Das Projekt wurde von Microsoft und interessanterweise auch von Intel finanziert, und die Forschungsarbeit f\u00fchrte im folgenden Jahr zur Vorstellung des ersten<\/strong> RISC-V-basierten Chips<\/strong>.<\/p>\n

Die Geschichte nimmt 2014 an Fahrt auf, als Professor Krste Asanovi\u0107 und Petterson einen Artikel<\/strong> ver\u00f6ffentlichen, in dem sie argumentieren, dass die Zukunft den Prozessoren mit einer vereinfachten Befehlsliste geh\u00f6rt, die auf Open-Source-Basis vertrieben werden. Die Ver\u00f6ffentlichung fand in der Technikwelt ein breites Echo und f\u00fchrte zur Gr\u00fcndung der RISC-V<\/strong> Foundation<\/strong>, die sp\u00e4ter in RISC-V International<\/strong> umbenannt wurde, durch 36 Unternehmen, darunter Nvidia, Google, IBM und Qualcomm.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Kostenlos? Dies ist ein fairer Preis<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Die RISC-V-Architektur ist ein gutes Beispiel f\u00fcr das Open<\/strong>–Source<\/strong>-Modell. Das bedeutet, dass diese Art von Kernen in jedem Design von praktisch jedem implementiert werden kann. Mit anderen Worten: Der Quellcode und die Dokumentation von RISC-V sind \u00f6ffentlich<\/strong> zug\u00e4nglich, so dass es m\u00f6glich ist, f\u00fcr bestimmte Anwendungen optimierte Prozessoren zu entwickeln. Offenheit f\u00f6rdert auch die Zusammenarbeit, weitere Verbesserungen an der Architektur k\u00f6nnen von allen Entwicklern bearbeitet werden, sie k\u00f6nnen Fehler melden und gemeinsam beheben, was zur kontinuierlichen Entwicklung und Verbesserung des Projekts beitr\u00e4gt.<\/p>\n

Erw\u00e4hnenswert ist auch, dass die Open RISC-V-Architektur kleineren<\/strong> Unternehmen<\/strong> und Neugr\u00fcndungen<\/strong> den Einstieg in den Prozessormarkt erm\u00f6glicht, was fr\u00fcher aufgrund von Lizenz-<\/strong> und Kostenbeschr\u00e4nkungen<\/strong> schwierig sein konnte. Dies f\u00fchrt zu einer gr\u00f6\u00dferen Vielfalt an konkurrierenden Produkten.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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RISC-V-Eigenschaften<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Niewielki modu\u0142 oparty na architekturze RISC-V.<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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RISC-V-<\/strong>Prozessoren zeichnen sich, wie andere Computerchips auch, durch eine Reihe von Merkmalen aus, die sie zu einer spannenden und innovativen Alternative in der Welt der Prozessorarchitektur machen. Eines der wichtigsten Merkmale ist ihre bereits erw\u00e4hnte offene<\/strong> Struktur<\/strong>. Dar\u00fcber hinaus zeichnet sich dieser Kerntyp durch seine Modularit\u00e4t<\/strong> aus. Diese Architektur erm\u00f6glicht die Erstellung von benutzerdefinierten Befehlss\u00e4tzen, so dass die Entwickler den Prozessor f\u00fcr eine bestimmte Anwendung anpassen k\u00f6nnen. Das bedeutet, dass Sie nicht f\u00fcr Anweisungen “bezahlen” m\u00fcssen, die Sie nicht nutzen, was sich in Ressourceneinsparungen und einer h\u00f6heren Effizienz niederschl\u00e4gt.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Ein weiteres Markenzeichen von RISC-V ist die Einfachheit der<\/strong> Anweisungen<\/strong>. Durch die Konzentration auf eine kleine Anzahl einfacher Befehle erm\u00f6glichen RISC-V-Prozessoren eine schnelle Dekodierung und Ausf\u00fchrung nachfolgender Befehle, was zu einer sehr guten Leistung f\u00fchrt.<\/p>\n

RISC-V-Prozessoren unterst\u00fctzen auch moderne<\/strong> Technologien<\/strong> wie den SIMD-Befehlssatz und erweiterte Speicherschutzmechanismen. Es ist erw\u00e4hnenswert, dass RISC-V kein Modell ist, das auf einen bestimmten Anwendungsbereich beschr\u00e4nkt ist – von Mikrocontrollern bis zu Supercomputern kann die Architektur in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt werden.<\/p>\n

Kurz gesagt, RISC-V-Prozessoren zeichnen sich durch ihre Offenheit, Modularit\u00e4t, Einfachheit und Vielseitigkeit<\/strong> aus. Diese Eigenschaften sorgen daf\u00fcr, dass die Architektur nicht nur die Aufmerksamkeit von Ingenieuren und Designern auf sich zieht, sondern auch die T\u00fcr zu neuen M\u00f6glichkeiten und Innovationen im Bereich der Prozessoren \u00f6ffnet.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Derzeitige Verwendung von RISC-V<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Obwohl es sich bei RISC-V-Chips um relativ junge Designs handelt, gibt es bereits einige interessante Prozessoren, die in der Praxis eingesetzt werden.<\/p>\n

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  • SiFive U54-MC Coreplex<\/strong> – Dies ist ein 64-Bit-RISC-V-Prozessor, der f\u00fcr den Einsatz in Hochleistungsanwendungen wie Cloud Computing entwickelt wurde. Er unterst\u00fctzt eine Erweiterung, die die Ausf\u00fchrung von Integer-Multiplikations- und Divisionsbefehlen erm\u00f6glicht, und arbeitet mit 1,5 GHz.<\/li>\n
  • Nvidia Grace<\/strong> – ist ein 64-Bit-RISC-V-Prozessor, der in Rechenzentren und f\u00fcr Hochleistungsrechneranwendungen eingesetzt wird. Der Chip unterst\u00fctzt Gleitkommaoperationen mit einfacher Genauigkeit und wird wahrscheinlich in zuk\u00fcnftigen Supercomputern eingesetzt werden.<\/li>\n
  • Western Digital SweRV Core<\/strong> – ist ein 32-Bit-RISC-V-Chip, der f\u00fcr den Einsatz in eingebetteten und IoT-Anwendungen entwickelt wurde und in dem der Stromverbrauch optimiert wurde.<\/li>\n<\/ul>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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    Die Zukunft und die Ambitionen von RISC-V<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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    Man kann schon jetzt sagen, dass die Chips mit RISC-V-Architektur erfolgreich<\/strong> waren, weil sie es geschafft haben, sich im Mainstream durchzusetzen und neben x86- und ARM-Prozessoren zu bestehen. Ich w\u00e4re jedoch vorsichtig mit Meinungen, dass RISC-V den Prozessormarkt bald vollst\u00e4ndig \u00fcbernehmen wird. Diese Art von Kernen ist eine interessante Alternative<\/strong>, insbesondere zu ARM-Chips, und k\u00f6nnte in Zukunft durchaus einen Teil des Verbrauchermarktes erobern. Dabei ist jedoch zu bedenken, dass ARM in der Zwischenzeit einen Gro\u00dfteil des derzeit von x86 besetzten Bereichs, d. h. der Heimcomputer, \u00fcbernehmen k\u00f6nnte.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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    P\u0142ytka Maixduino wyposa\u017cona w dwurdzeniowy uk\u0142ad RISC-V.<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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    Meiner Meinung nach kann RISC-V direkt neben ARM und x86 bestehen<\/strong>, und Chips, die auf dieser Architektur basieren, k\u00f6nnen in vielen eingebetteten Systemen und IoT-Ger\u00e4ten erfolgreich eingesetzt werden.<\/p>\n

    RISC-V International blickt mit Optimismus<\/strong> in die Zukunft. Ende 2020 k\u00fcndigten sie an, dass bis 2025 fast 80 Millionen<\/strong> RISC-V-Chips auf dem Markt verf\u00fcgbar sein sollen, was einem Marktanteil von 14 %<\/strong> entspr\u00e4che. Die Vision ist ehrgeizig und wird wahrscheinlich funktionieren, da das von den beiden gro\u00dfen Anbietern dominierte Segment der Prozessorarchitektur etwas Offenes<\/strong> und “kostenloses”<\/strong> ben\u00f6tigt, das kleine Unternehmen und Start-ups nutzen k\u00f6nnen. Dennoch ist es noch ein wenig zu fr\u00fch, um RISC-V eine Zukunft als Hauptakteur auf dem Markt zu prophezeien, obwohl die Zukunft nat\u00fcrlich vielversprechend aussieht.<\/p>\n

    Abschlie\u00dfend m\u00f6chte ich noch meine pers\u00f6nliche Sorge \u00fcber die Zukunft der RISC-V-Architektur zum Ausdruck bringen. Urspr\u00fcnglich war vorgesehen, dass diese Art von Chips kompatibel<\/strong> sein sollte, d. h. eine Anwendung, die f\u00fcr einen RISC-V-Chip vorbereitet wurde, sollte problemlos auf einem anderen Prozessor laufen, der auf diesem Modell basiert. Anfangs war dies auch der Fall, aber mit der zunehmenden Beliebtheit von RISC-V-Kernen kamen immer mehr Prozessoren auf den Markt, die, wie sich herausstellte, nicht untereinander softwarekompatibel<\/strong> waren. Der Grund daf\u00fcr ist einer der Hauptvorteile von RISC-V, n\u00e4mlich Offenheit und quelloffene Verteilung. In Zukunft, wenn es noch mehr RISC-V-Kerne gibt, k\u00f6nnte dies ein ziemliches Problem darstellen. Umgangssprachlich ausgedr\u00fcckt, wird jeder machen, was er will, und das Ergebnis wird eine Masse von inkompatiblen Systemen sein, die alle mit dem gleichen Logo signiert sind. Mit anderen Worten, ein v\u00f6lliger Mangel an Standardisierung<\/strong>, der die Hardwareentwickler von der Verwendung von RISC-V-Cores abhalten kann. Im Moment sieht es so aus, als ob RISC-V International keine Pl\u00e4ne hat, “aufzur\u00e4umen”, vielleicht warten sie darauf, dass ein gr\u00f6\u00dferer Prozessorhersteller mit diesem Kern auf dem Markt auftaucht, dessen Produkte mit der Zeit zum Industriestandard werden, und die verbleibenden inkompatiblen Designs werden nat\u00fcrlich vergessen, aber was die Zukunft bringt, wird die Zeit zeigen.    <\/p>\n

    Quellen:<\/p>\n

    https:\/\/www.xda-developers.com\/risc-v\/<\/p>\n

    https:\/\/www.digitaltrends.com\/computing\/what-is-risc-v\/<\/p>\n

    https:\/\/www2.eecs.berkeley.edu\/Pubs\/TechRpts\/2014\/EECS-2014-146.pdf<\/p>\n

    https:\/\/medium.com\/@sharjeelimtiazprof\/risc-v-history-introduction-60642a685fdd<\/p>\n

    https:\/\/www.allaboutcircuits.com\/technical-articles\/introductions-to-risc-v-instruction-set-understanding-this-open-instruction-set-architecture\/<\/p>\n

    https:\/\/www.elprocus.com\/risc-v-processor\/<\/p>\n

    https:\/\/five-embeddev.com\/riscv-isa-manual\/latest\/history.html<\/p>\n

    https:\/\/www.microcontrollertips.com\/risc-v-vs-arm-vs-x86-whats-the-difference\/<\/p>\n

    https:\/\/www.makeuseof.com\/risc-vs-arm-what-is-the-difference\/<\/p>\n

    https:\/\/www.hpcwire.com\/2022\/11\/18\/risc-v-is-far-from-being-an-alternative-to-x86-and-arm-in-hpc\/<\/p>\n

    https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/RISC-V<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    In der heutigen dynamischen und sich st\u00e4ndig weiterentwickelnden Welt der Technologie spielt die Prozessorarchitektur eine Schl\u00fcsselrolle. Viele Jahre lang wurde dieser Markt von den technologischen Schwergewichten x86 und ARM dominiert. 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